Существует ли стандартная функция знака (signum, sgn) в C / C ++?

Я хочу функцию, которая возвращает -1 для отрицательных чисел и +1 для положительных чисел. http://en.wikipedia.org/wiki/Sign_function Достаточно легко написать свою собственную, но это похоже на то, что должно быть где-то в стандартной библиотеке.

Редактировать: В частности, я искал функцию, работающую с плавающей точкой.

373
задан batty 24 December 2009 в 02:40
поделиться

23 ответа

Удивлен, что еще никто не опубликовал версию C ++ без веток и типов:

template <typename T> int sgn(T val) {
    return (T(0) < val) - (val < T(0));
}

Преимущества:

  • На самом деле реализует signum (-1, 0 или 1) , Реализации здесь, использующие copysign, только возвращают -1 или 1, что не является signum. Кроме того, некоторые реализации здесь возвращают float (или T), а не int, что кажется расточительным.
  • Подходит для целых чисел, чисел с плавающей запятой, двойных чисел, шорт без знака или любых пользовательских типов, которые можно создать из целого числа 0 и заказать.
  • Быстро! copysign медленно, особенно если вам нужно продвинуться, а затем снова сузиться. Это не имеет ответвлений и отлично оптимизирует
  • Соответствие стандартам! Хак с бит-сдвигом аккуратен, но работает только для некоторых битовых представлений и не работает, когда у вас тип без знака. Это может быть предоставлено как ручная специализация, когда это уместно.
  • Точная! Простые сравнения с нулем могут поддерживать внутреннее высокоточное представление машины (например, 80 бит на x87) и избежать преждевременного округления до нуля.

Предостережения:

  • Это шаблон, поэтому его компиляция займет вечность.
  • Очевидно, некоторые люди считают более понятным использование новой, несколько эзотерической и очень медленной стандартной библиотечной функции , которая даже не реализует signum .
  • Часть < 0 проверки вызывает предупреждение -Wtype-limits GCC при создании экземпляра для типа без знака. Вы можете избежать этого, используя некоторые перегрузки:

    template <typename T> inline constexpr
    int signum(T x, std::false_type is_signed) {
        return T(0) < x;
    }
    
    template <typename T> inline constexpr
    int signum(T x, std::true_type is_signed) {
        return (T(0) < x) - (x < T(0));
    }
    
    template <typename T> inline constexpr
    int signum(T x) {
        return signum(x, std::is_signed<T>());
    }
    

    (что является хорошим примером первого предупреждения.)

468
ответ дан 24 December 2009 в 02:40
поделиться

используйте:

`#define sgn(x) (x<0)` 

, например:

`if(sng(n)) { etc ....}`

Или, возможно, вы захотите использовать какой-то сложный код, но сначала выполните приведение:

inline bool sgn_long(long x) { return ((x<0)? true: false); }

-5
ответ дан Roberto TUNINETTI 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Как насчет:

int sgn = x/fabs(x);

это должно получиться довольно хорошо.

-3
ответ дан gsamaras 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Я столкнулся с этим только сегодня. Так хорошо, стандартного способа нет, но ...

Поскольку ОП просто необходимо увеличить выходной диапазон и перецентрировать его на 0, (от -1 до 1, а не от 0 до 1), почему бы просто не удвоить его и вычесть 1?

Я использовал это:

(x < 0) * 2-1

Или, принудительно сдвигая бит:

(x < 0) < < 1 -1

Но компилятор, вероятно, все равно оптимизирует это.

-2
ответ дан Alidor 24 December 2009 в 02:40
поделиться
double signof(double a) { return (a == 0) ? 0 : (a<0 ? -1 : 1); }
-2
ответ дан arrowd 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Вот реализация, подходящая для ветвлений:

inline int signum(const double x) {
    if(x == 0) return 0;
    return (1 - (static_cast<int>((*reinterpret_cast<const uint64_t*>(&x)) >> 63) << 1));
}

Если ваши данные не имеют нулей в качестве половины чисел, здесь предиктор ветвлений выберет одну из ветвей в качестве наиболее распространенной. Обе ветви включают только простые операции.

В качестве альтернативы, на некоторых компиляторах и архитектурах ЦП версия без ответвлений может быть быстрее:

inline int signum(const double x) {
    return (x != 0) * 
        (1 - (static_cast<int>((*reinterpret_cast<const uint64_t*>(&x)) >> 63) << 1));
}

Это работает для двоичного формата двойной точности с плавающей точкой IEEE 754: binary64 .

0
ответ дан Serge Rogatch 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Вы можете использовать метод boost::math::sign() из boost/math/special_functions/sign.hpp, если доступно усиление.

1
ответ дан khkarens 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Моя копия C в двух словах раскрывает существование стандартной функции copysign, которая может быть полезна. Похоже, что copysign (1.0, -2.0) вернет -1.0, а copysign (1.0, 2.0) вернет +1.0.

Довольно близко, да?

4
ответ дан mbaitoff 24 December 2009 в 02:40
поделиться
int sign(float n)
{     
  union { float f; std::uint32_t i; } u { n };
  return 1 - ((u.i >> 31) << 1);
}

Эта функция предполагает:

  • двоичное32 представление чисел с плавающей запятой
  • компилятор, который делает исключение о строгом псевдониме Правило при использовании имени union
0
ответ дан Gigi 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Немного не по теме, но я использую это:

template<typename T>
constexpr int sgn(const T &a, const T &b) noexcept{
    return (a > b) - (a < b);
}

template<typename T>
constexpr int sgn(const T &a) noexcept{
    return sgn(a, T(0));
}

и я обнаружил, что первая функция - с двумя аргументами - гораздо более полезна из "стандартного" sgn (), потому что она чаще всего используется в коде, подобном этому:

int comp(unsigned a, unsigned b){
   return sgn( int(a) - int(b) );
}

против

int comp(unsigned a, unsigned b){
   return sgn(a, b);
}

нет броска для неподписанных типов и дополнительного минуса.

На самом деле у меня есть этот кусок кода с использованием sgn ()

template <class T>
int comp(const T &a, const T &b){
    log__("all");
    if (a < b)
        return -1;

    if (a > b)
        return +1;

    return 0;
}

inline int comp(int const a, int const b){
    log__("int");
    return a - b;
}

inline int comp(long int const a, long int const b){
    log__("long");
    return sgn(a, b);
}
1
ответ дан Nick 24 December 2009 в 02:40
поделиться

В общем, в C / C ++ нет стандартной функции signum, и отсутствие такой фундаментальной функции многое говорит вам об этих языках.

Кроме того, я полагаю, что обе точки зрения большинства о правильном подходе к определению такой функции в некотором смысле верны, и «спор» об этом фактически не является аргументом, если принять во внимание два важных предостережения:

  • Функция signum всегда должна возвращать тип своего операнда, аналогично функции abs(), потому что signum обычно используется для умножения с абсолютным значением после того, как последний был как-то обработан. Поэтому основной вариант использования signum - это не сравнения, а арифметика, и последний не должен включать дорогостоящие преобразования целых чисел в / из плавающей запятой.

  • Типы с плавающей запятой не имеют единого точного нулевого значения: +0.0 можно интерпретировать как «бесконечно меньше нуля», а -0.0 - «бесконечно меньше нуля». По этой причине сравнения, включающие ноль, должны внутренне сверяться с обоими значениями, а выражение типа x == 0.0 может быть опасным.

Что касается C, я думаю, что лучший способ продвижения вперед с целочисленными типами - это действительно использовать выражение (x > 0) - (x < 0), так как оно должно переводиться без ветвления и требует только трех основных операций. Лучше всего определить встроенные функции, которые обеспечивают возвращаемый тип, соответствующий типу аргумента, и добавить C11 define _Generic для сопоставления этих функций общему имени.

С значениями с плавающей запятой, я думаю, что встроенные функции, основанные на C11 copysignf(1.0f, x), copysign(1.0, x) и copysignl(1.0l, x), - это путь, просто потому, что они также с большой вероятностью свободны от ветвей и дополнительно делают не требует приведения результата из целого числа обратно в значение с плавающей запятой. Вы, вероятно, должны заметить, что ваши реализации с плавающей запятой signum не будут возвращать ноль из-за особенностей значений с плавающей запятой, соображений времени обработки, а также потому, что это часто очень полезно в арифметике с плавающей запятой для получения правильный знак -1 / + 1, даже для нулевых значений.

5
ответ дан seh 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Зачем использовать троичные операторы и если-иначе, когда вы можете просто сделать это

#define sgn(x) x==0 ? 0 : x/abs(x)
-1
ответ дан Jagreet 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Принятый ответ с приведенной ниже перегрузкой действительно не запускает -Wtype-limit .

template <typename T> inline constexpr
  int signum(T x, std::false_type) {
  return T(0) < x;
}

template <typename T> inline constexpr
  int signum(T x, std::true_type) {
  return (T(0) < x) - (x < T(0));
}

template <typename T> inline constexpr
  int signum(T x) {
  return signum(x, std::is_signed<T>());
}

Для C ++ 11 альтернативой может быть.

template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_unsigned<T>::value, int>::type
inline constexpr signum(T x) {
    return T(0) < x;  
}

template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_signed<T>::value, int>::type
inline constexpr signum(T x) {
    return (T(0) < x) - (x < T(0));  
}

Для меня это не вызывает каких-либо предупреждений в GCC 5.3.1.

3
ответ дан L. F. 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Хотя целочисленное решение в принятом ответе довольно элегантно, меня беспокоило, что оно не сможет вернуть NAN для двойных типов, поэтому я немного изменил его.

template <typename T> double sgn(T val) {
    return double((T(0) < val) - (val < T(0)))/(val == val);
}

Обратите внимание, что возврат NAN с плавающей запятой в отличие от жестко запрограммированного NAN приводит к тому, что бит знака устанавливается в в некоторых реализациях , поэтому вывод для val = -NAN и val = NAN будут идентичны независимо от того, что (если вы предпочитаете вывод «nan» вместо «-nan, вы можете поставить abs(val) перед возвращением ...)»

0
ответ дан mrclng 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Есть ли стандартная функция знака (signum, sgn) в C / C ++?

Да, в зависимости от определения.

C99 и более поздние имеют макрос signbit() в <math.h>

int signbit (в реальном времени x);
Макрос signbit возвращает ненулевое значение тогда и только тогда, когда знак значения аргумента отрицательный. C11 §7.12.3.6


И все же OP хочет что-то немного другое.

Я хочу функцию, которая возвращает -1 для отрицательных чисел и +1 для положительных чисел. ... функция, работающая на поплавках.

#define signbit_p1_or_n1(x)  ((signbit(x) ?  -1 : 1)

Глубже:

Должность не является конкретной в следующих случаях, x = 0.0, -0.0, +NaN, -NaN.

Классический signum() возвращает +1 на x>0, -1 на x>0 и 0 на x==0.

Многие ответы уже охватили это, но не касаются x = -0.0, +NaN, -NaN. Многие из них ориентированы на целочисленную точку зрения, в которой обычно отсутствуют не-числа ( NaN ) и -0,0 .

Типичные ответы работают как signnum_typical() В -0.0, +NaN, -NaN они возвращают 0.0, 0.0, 0.0.

int signnum_typical(double x) {
  if (x > 0.0) return 1;
  if (x < 0.0) return -1;
  return 0;
}

Вместо этого предложите эту функциональность: На -0.0, +NaN, -NaN он возвращает -0.0, +NaN, -NaN.

double signnum_c(double x) {
  if (x > 0.0) return 1.0;
  if (x < 0.0) return -1.0;
  return x;
}
21
ответ дан chux 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Быстрее, чем приведенные выше решения, включая решение с самым высоким рейтингом:

(x < 0) ? -1 : (x > 0)
28
ответ дан Tim Cooper 24 December 2009 в 02:40
поделиться

По-видимому, ответ на вопрос автора оригинала - нет. Не существует стандартной C ++ sgn функции.

73
ответ дан John 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Существует функция математической библиотеки C99, называемая copysign (), которая принимает знак одного аргумента и абсолютное значение другого:

result = copysign(1.0, value) // double
result = copysignf(1.0, value) // float
result = copysignl(1.0, value) // long double

даст вам результат +/- 1.0, в зависимости от знака стоимости. Обратите внимание, что нули с плавающей запятой подписаны: (+0) даст +1, а (-0) даст -1.

182
ответ дан comingstorm 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Если вам нужно только проверить знак, используйте signbit (возвращает true, если его аргумент имеет отрицательный знак). Не уверен, почему вы хотели бы вернуть -1 или +1; copysign более удобен для этого, но, похоже, он вернет +1 для отрицательного нуля на некоторых платформах с лишь частичной поддержкой отрицательного нуля, где signbit предположительно вернул бы true.

11
ответ дан ysth 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Есть способ сделать это без ветвления, но это не очень красиво.

sign = -(int)((unsigned int)((int)v) >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1));

http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html

Множество других интересных, слишком умных вещей на этой странице, тоже .. .

16
ответ дан Tim Sylvester 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Нет, его нет в c ++, как в matlab. Для этого я использую макрос в своих программах.

#define sign(a) ( ( (a) < 0 )  ?  -1   : ( (a) > 0 ) )
3
ответ дан chattering 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Я не знаю стандартной функции для этого. Вот интересный способ написать это:

(x > 0) - (x < 0)

Вот более читаемый способ сделать это:

if (x > 0) return 1;
if (x < 0) return -1;
return 0;

Если вам нравится троичный оператор, вы можете сделать это:

(x > 0) ? 1 : ((x < 0) ? -1 : 0)
258
ответ дан Mark Byers 24 December 2009 в 02:40
поделиться

Кажется, что большинство ответов пропустили первоначальный вопрос.

Есть ли стандартная функция знака (signum, sgn) в C / C ++?

Нет в стандартной библиотеке, однако есть copysign , который может использоваться почти таким же образом через copysign(1.0, arg), и в boost есть функция истинного знака, которая также может быть частью стандарта.

    #include <boost/math/special_functions/sign.hpp>

    //Returns 1 if x > 0, -1 if x < 0, and 0 if x is zero.
    template <class T>
    inline int sign (const T& z);

http://www.boost.org/doc/libs/1_47_0/libs/math/doc/sf_and_dist/html/math_toolkit/utils/sign_functions.html

72
ответ дан Catskul 24 December 2009 в 02:40
поделиться
Другие вопросы по тегам:

Похожие вопросы: